C++11 反向基于范围的 for 循环答案

【问题标题】：C++11 reverse range-based for-loopC++11 反向基于范围的 for 循环
【发布时间】：2021-04-08 08:47:51
【问题描述】：

是否有容器适配器可以反转迭代器的方向，以便我可以使用基于范围的 for 循环反向迭代容器？

使用显式迭代器我会转换它：

for (auto i = c.begin(); i != c.end(); ++i) { ...

进入这个：

for (auto i = c.rbegin(); i != c.rend(); ++i) { ...

我想转换这个：

for (auto& i: c) { ...

到这里：

for (auto& i: std::magic_reverse_adapter(c)) { ...

有这样的东西还是要我自己写？

【问题讨论】：

一个反向容器适配器，听起来很有趣，但我认为你必须自己编写它。如果标准委员会快点采用基于范围的算法而不是显式迭代器，我们就不会遇到这个问题。
@deft_code：“而不是？”为什么要摆脱基于迭代器的算法？对于不从begin 迭代到end 或处理流迭代器等的情况，它们要好得多，也不那么冗长。范围算法会很棒，但它们实际上只是迭代器算法的语法糖（除了延迟评估的可能性）。
@deft_code template<typename T> class reverse_adapter { public: reverse_adapter(T& c) : c(c) { } typename T::reverse_iterator begin() { return c.rbegin(); } typename T::reverse_iterator end() { return c.rend(); } private: T& c; }; 可以改进（添加const 版本等）但它可以工作：vector<int> v {1, 2, 3}; reverse_adapter<decltype(v)> ra; for (auto& i : ra) cout << i; 打印321
@SethCarnegie：添加一个漂亮的函数形式：template<typename T> reverse_adapter<T> reverse_adapt_container(T &c) {return reverse_adapter<T>(c);} 那么你可以使用for(auto &i: reverse_adapt_container(v)) cout << i; 进行迭代。
@C.R：我不认为它应该是这个意思，因为这会使它无法作为一种简洁的语法用于顺序很重要的循环。 IMO 简洁性比您的语义含义更重要/更有用，但是如果您不重视 c 的简洁性，您的样式指南可以给出您想要的任何含义。这就是parallel_for 的用途，如果它以某种形式被纳入标准，那么“我不在乎什么顺序”的条件会更强。当然它也可以有一个基于范围的语法糖 :-)

标签： c++ c++11 ranged-loops

【解决方案1】：

实际上 Boost 确实有这样的适配器：boost::adaptors::reverse。

#include <list>
#include <iostream>
#include <boost/range/adaptor/reversed.hpp>

int main()
{
    std::list<int> x { 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19 };
    for (auto i : boost::adaptors::reverse(x))
        std::cout << i << '\n';
    for (auto i : x)
        std::cout << i << '\n';
}

【讨论】：

【解决方案2】：

实际上，在 C++14 中，只需几行代码即可完成。

这在想法上与@Paul 的解决方案非常相似。由于 C++11 中缺少一些东西，该解决方案有点不必要地臃肿（加上在 std 气味中定义）。感谢 C++14，我们可以使它更具可读性。

关键的观察是基于范围的 for 循环通过依赖 begin() 和 end() 来获取范围的迭代器。感谢ADL，甚至不需要在std:: 命名空间中定义他们的自定义begin() 和end()。

这是一个非常简单的示例解决方案：

// -------------------------------------------------------------------
// --- Reversed iterable

template <typename T>
struct reversion_wrapper { T& iterable; };

template <typename T>
auto begin (reversion_wrapper<T> w) { return std::rbegin(w.iterable); }

template <typename T>
auto end (reversion_wrapper<T> w) { return std::rend(w.iterable); }

template <typename T>
reversion_wrapper<T> reverse (T&& iterable) { return { iterable }; }

这就像一个魅力，例如：

template <typename T>
void print_iterable (std::ostream& out, const T& iterable)
{
    for (auto&& element: iterable)
        out << element << ',';
    out << '\n';
}

int main (int, char**)
{
    using namespace std;

    // on prvalues
    print_iterable(cout, reverse(initializer_list<int> { 1, 2, 3, 4, }));

    // on const lvalue references
    const list<int> ints_list { 1, 2, 3, 4, };
    for (auto&& el: reverse(ints_list))
        cout << el << ',';
    cout << '\n';

    // on mutable lvalue references
    vector<int> ints_vec { 0, 0, 0, 0, };
    size_t i = 0;
    for (int& el: reverse(ints_vec))
        el += i++;
    print_iterable(cout, ints_vec);
    print_iterable(cout, reverse(ints_vec));

    return 0;
}

按预期打印

4,3,2,1,
4,3,2,1,
3,2,1,0,
0,1,2,3,

注意 std::rbegin()、std::rend() 和 std::make_reverse_iterator() 尚未在 GCC-4.9 中实现。我根据标准编写这些示例，但它们无法在稳定的 g++ 中编译。不过，为这三个函数添加临时存根非常容易。这是一个示例实现，肯定不完整，但在大多数情况下运行良好：

// --------------------------------------------------
template <typename I>
reverse_iterator<I> make_reverse_iterator (I i)
{
    return std::reverse_iterator<I> { i };
}

// --------------------------------------------------
template <typename T>
auto rbegin (T& iterable)
{
    return make_reverse_iterator(iterable.end());
}

template <typename T>
auto rend (T& iterable)
{
    return make_reverse_iterator(iterable.begin());
}

// const container variants

template <typename T>
auto rbegin (const T& iterable)
{
    return make_reverse_iterator(iterable.end());
}

template <typename T>
auto rend (const T& iterable)
{
    return make_reverse_iterator(iterable.begin());
}

【讨论】：

几行代码？请原谅我，但那已经超过十个了 :-)
实际上，它是 5-13，具体取决于您如何计算行数：) 解决方法不应该存在，因为它们是库的一部分。感谢您提醒我，顺便说一句，此答案需要针对最近的编译器版本进行更新，其中根本不需要所有额外的行。
我认为你在 reverse 实现中忘记了 forward<T>。
嗯，如果你把它放在一个标题中，你就是 using namespace std 在一个标题中，这不是一个好主意。还是我错过了什么？
实际上，你不应该写“使用 ;”在标头中的文件范围内。您可以通过将 using 声明移动到 begin() 和 end() 的函数范围来改进上述内容。

【解决方案3】：

这应该可以在没有 boost 的 C++11 中工作：

namespace std {
template<class T>
T begin(std::pair<T, T> p)
{
    return p.first;
}
template<class T>
T end(std::pair<T, T> p)
{
    return p.second;
}
}

template<class Iterator>
std::reverse_iterator<Iterator> make_reverse_iterator(Iterator it)
{
    return std::reverse_iterator<Iterator>(it);
}

template<class Range>
std::pair<std::reverse_iterator<decltype(begin(std::declval<Range>()))>, std::reverse_iterator<decltype(begin(std::declval<Range>()))>> make_reverse_range(Range&& r)
{
    return std::make_pair(make_reverse_iterator(begin(r)), make_reverse_iterator(end(r)));
}

for(auto x: make_reverse_range(r))
{
    ...
}

【讨论】：

IIRC 将任何内容添加到命名空间 std 是对史诗般失败的邀请。
我不确定“史诗般的失败”的规范含义，但在 std 命名空间中重载函数具有未定义的行为，每 17.6.4.2.1。
它在C++14 apparently，在这个名字下。
@MuhammadAnnaqeeb 不幸的是，这样做会发生冲突。您不能同时使用这两种定义进行编译。另外，编译器不需要定义 not 出现在 C++11 下，并且只出现在 C++14 下（规范没有说明什么是 not 在 std:: 命名空间中，就是这样）。因此，在符合标准的 C++11 编译器下，这很可能是编译失败...比在 C++14 中不是的随机名称更有可能！正如所指出的，这是“未定义的行为”......所以编译失败并不是最糟糕的情况。
@HostileFork 没有名称冲突，make_reverse_iterator 不在std 命名空间中，因此不会与它的 C++14 版本冲突。

【解决方案4】：

如果你可以使用range v3，你可以使用反向范围适配器ranges::view::reverse，它允许你反向查看容器。

一个最小的工作示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <range/v3/view.hpp>

int main()
{
    std::vector<int> intVec = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

    for (auto const& e : ranges::view::reverse(intVec)) {
        std::cout << e << " ";   
    }
    std::cout << std::endl;

    for (auto const& e : intVec) {
        std::cout << e << " ";   
    }
    std::cout << std::endl;
}

见DEMO 1。

注意：根据Eric Niebler，此功能将在C++20中可用。这可以与<experimental/ranges/range> 标头一起使用。那么for 语句将如下所示：

for (auto const& e : view::reverse(intVec)) {
       std::cout << e << " ";   
}

见DEMO 2

【讨论】：

更新：ranges::view 命名空间已重命名为 ranges::views。所以，使用ranges::views::reverse。

【解决方案5】：

这个例子来自cppreference。它适用于：

GCC 10.1+ 带有标志 -std=c++20

#include <ranges>
#include <iostream>
 
int main()
{
    static constexpr auto il = {3, 1, 4, 1, 5, 9};
 
    std::ranges::reverse_view rv {il};
    for (int i : rv)
        std::cout << i << ' ';
 
    std::cout << '\n';
 
    for(int i : il | std::views::reverse)
        std::cout << i << ' ';
}

【讨论】：

【解决方案6】：

这对你有用吗：

#include <iostream>
#include <list>
#include <boost/range/begin.hpp>
#include <boost/range/end.hpp>
#include <boost/range/iterator_range.hpp>

int main(int argc, char* argv[]){

  typedef std::list<int> Nums;
  typedef Nums::iterator NumIt;
  typedef boost::range_reverse_iterator<Nums>::type RevNumIt;
  typedef boost::iterator_range<NumIt> irange_1;
  typedef boost::iterator_range<RevNumIt> irange_2;

  Nums n = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
  irange_1 r1 = boost::make_iterator_range( boost::begin(n), boost::end(n) );
  irange_2 r2 = boost::make_iterator_range( boost::end(n), boost::begin(n) );


  // prints: 1 2 3 4 5 6 7 8 
  for(auto e : r1)
    std::cout << e << ' ';

  std::cout << std::endl;

  // prints: 8 7 6 5 4 3 2 1
  for(auto e : r2)
    std::cout << e << ' ';

  std::cout << std::endl;

  return 0;
}

【讨论】：

【解决方案7】：

template <typename C>
struct reverse_wrapper {

    C & c_;
    reverse_wrapper(C & c) :  c_(c) {}

    typename C::reverse_iterator begin() {return c_.rbegin();}
    typename C::reverse_iterator end() {return c_.rend(); }
};

template <typename C, size_t N>
struct reverse_wrapper< C[N] >{

    C (&c_)[N];
    reverse_wrapper( C(&c)[N] ) : c_(c) {}

    typename std::reverse_iterator<const C *> begin() { return std::rbegin(c_); }
    typename std::reverse_iterator<const C *> end() { return std::rend(c_); }
};


template <typename C>
reverse_wrapper<C> r_wrap(C & c) {
    return reverse_wrapper<C>(c);
}

例如：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    std::vector<int> arr{1, 2, 3, 4, 5};
    int arr1[] = {1, 2, 3, 4, 5};

    for (auto i : r_wrap(arr)) {
        printf("%d ", i);
    }
    printf("\n");

    for (auto i : r_wrap(arr1)) {
        printf("%d ", i);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

【讨论】：

你能解释一下你的答案吗？
这是一个基于范围的反向循环 C++11 类模板

【解决方案8】：

抱歉，但是对于当前的 C++（除了 C++20），所有这些解决方案似乎都不如仅使用基于索引的 for。这里没有什么只是“几行代码”。所以，是的：通过一个简单的 int 循环进行迭代。这是最好的解决方案。

【讨论】：

索引或简单的rbegin()/rend()。

【解决方案9】：

如果不使用 C++14，那么我在下面找到最简单的解决方案。

#define METHOD(NAME, ...) auto NAME __VA_ARGS__ -> decltype(m_T.r##NAME) { return m_T.r##NAME; }
template<typename T>
struct Reverse
{
  T& m_T;

  METHOD(begin());
  METHOD(end());
  METHOD(begin(), const);
  METHOD(end(), const);
};
#undef METHOD

template<typename T>
Reverse<T> MakeReverse (T& t) { return Reverse<T>{t}; }

Demo.
它不适用于没有begin/rbegin, end/rend 函数的容器/数据类型（如数组）。

【讨论】：

【解决方案10】：

您可以简单地使用向后迭代的BOOST_REVERSE_FOREACH。比如代码

#include <iostream>
#include <boost\foreach.hpp>

int main()
{
    int integers[] = { 0, 1, 2, 3, 4 };
    BOOST_REVERSE_FOREACH(auto i, integers)
    {
        std::cout << i << std::endl;
    }
    return 0;
}

生成以下输出：

【讨论】：